• Articolo Parigi, 1 dicembre 2015
  • Le batterie ricaricabili al sodio diventano tascabili

  • Il primo prototipo al mondo di batteria agli ioni di sodio in formato 18650 è stato appena svelato da RS2E, una rete francese che riunisce ricercatori e operatori industriali

Le batterie ricaricabili al sodio scelgono il formato tascabile

 

(Rinnovabili.it) – Un domani non troppo lontano le batterie ricaricabili al sodio potrebbero soppiantare quelle al litio. Questa la promessa fatta dal consorzio scientifico-industriale RS2E, felice creatore delle prima batteria agli ioni di sodio di tipo 18650″. Il nome in cifre sta a indicare le dimensioni della pila: un cilindro con un diametro di 1,8 cm e un’altezza di 6,5 centimetri.

Questo formato è molto comune nei pack di batterie per PC portatili, dove con l’avvento degli ioni di Litio è andata a sostituire quelle a nickel/cadmio.

 

E l’annuncio rilasciato dalla francese RS2E ha qualcosa di unico per il settore dell’energy storage. Oggi infatti  gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando su questa tecnologia, considerata – a ragione – la più seria alternativa ai dispositivi agli ioni di litio che attualmente dominano l’elettronica portatile e non solo (si pensi al pack montato sulle auto di Tesla che non è altro che la combinazione di diverse batterie 18650 messe insieme).

La nostra batteria agli ioni di sodio litio è direttamente ispirata dalla tecnologia agli ioni di litio”, spiega Jean-Marie Tarascon, autore della ricerca. Come nelle 18650 “tradizionali”, gli ioni del sodio si spostano da un elettrodo all’altro nel corso dei cicli di carica e scarica, senza modificare in alcun modo i “materiali ospiti” situati a livello del catodo e dell’anodo. Su questi materiale però gli scienziati dell’RS2E mantengono il più assoluto riserbo. Tuttavia, i suoi creatori  hanno rivelato le prestazioni del prototipo: possiede una densità di energia (la quantità di energia che può essere memorizzata per ogni chilo di batteria) di 90 Wh/kg e la sua vita supera i 2000 cicli di carica-scarica.

 

Considerate una meta ambita, le batterie al sodio hanno tuttavia percorso un lungo cammino. Alla fine del 1980, questa tecnologia era infatti stato messa da parte in favore del litio, la cui superiorità in termini di prestazioni sembrava evidente a tutti. Unico svantaggio la sua (relativa) rarità, e il fatto che si trovi solo in alcuni specifici luoghi (Colombia, Cile, Cina, ecc.) “Quando il mercato dei veicoli elettrici è iniziato a crescere, si temeva un aumento dei prezzi del litio e il sodio quindi è entrato di nuovo la gara”.

 

Inoltre, “per il litio, tutta la ricerca fondamentale è stata condotto in Europa, soprattutto in Francia,” spiegano i ricercatori. “Eppure è in Giappone, che la tecnologia è stata trasferita e portato sul mercato, permettendo a Sony di lanciare la sua prima batteria agli ioni di litio nel 1991. Di conseguenza, il 95% della produzione di ioni di litio si svolge oggi in Asia”. Ma la Francia non vuole veder la storia ripetere. Ecco perché il CNRS e la LITEN-CEA hanno unito le forze con 15 operatori industriali come Renault, Saft, e Alstom per creare la rete RS2E dedicata alle batterie di nuova generazione. Il loro obiettivo dichiarato è quello di garantire ricerca e  sviluppo, al fine di portare le batterie agli ioni di sodio sul mercato europeo non appena saranno pronte.

Un Commento

  1. Nicola Spano'
    Posted febbraio 9, 2017 at 5:03 pm

    Qualche anno fa ho scritto un commento sulle batterie agli ioni di sodio. Queste si basano al 100% sulla struttura “rigida” del catodo a Eldfellite un minerale con la medesima stechiometria dell’allume. Questo è KAl(SO4)2*12H2O mentre l’Eldfellite è NaFe(SO4)2 NON IDRATO. Si osservi l’evidente ISOMORFISMO delle due sostanze a parte la differente idratazione interna. Questo viene descritto in modo tale che il lettore non pensi che gli scienziati siano persone che vengono dalla Luna ma spesso il loro modo di pensare è basato su semplici principi chimici con i quali è possibile fare previsioni più o meno attendibili. Ma cosa ha di particolare l’ELDFELLITE? Leggendo gli annali dei materiali mineralogici scoperti si scopre che il reticolo cristallino è costituito da ottaedri del tipo NaO6^-11 e FeO6^-9 e tetraedri dello zolfo SO4^-2. Tuttavia gli ottaedri del sodio che ha il volume ionico maggiore rispetto al ferro , sono DISTORTI e questa situazione comporta che le forze attrattive dei legami con l’ossigeno sono più deboli del normale per cui gli ioni sodio possono “uscire” , “scappare” dal reticolo e “intercalarsi” in un altro reticolo che li possa accogliere come potrebbe essere il reticolo classico a strati della grafite. Pertanto tutto il trucco sta in queste “semplici” idee strutturistiche. Tuttavia la grafite cattura gli ioni sodio in seguito a somministrazione di energia elettrica continua e con una differenza di potenziale superiore a quella che impone la sua tipicità chimica espressa dai POTENZIALI ELETTRODICI che nel caso del sodio vale 2,7Volt. e poichè anche il passaggio inverso (ovvero l’uscita , la deintercalazione ionica che è SPONTANEO vale 2,7 Volt) in teoria tale pila potrebbe avere un DV di 5,4Volt. Quindi basta avere un elettrodo negativo di grafite ANODO (con collettore in alluminio) che assorbe ione litio (intercala) in fase di CARICA esterna (col carica batteria da 4/6Volt), un CATODO di ELDFELLITE ed un separatore a membrana per consentire il non mescolamento ionico. Tale dispositivo può essere umido, secco, di carta, di plastica sottile ecc. e la nostra batteria agli ioni di sodio è pronta. Chiaramente poi qui entrano in gioco vari fattori tecnici che solo gli esperti conoscono.

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